探索灯浮标被过往船舶触碰顽疾的有效解决方法

张敏

摘 要：合理设计和配布航标、保证航标发挥正常工作效能是航标管理的一项重要职责。广州港莲花山东航道3号灯浮标常年被过往船舶碰撞，增加了航标的维护成本，本文以之为例，以期为业内解决此类问题提供借鉴。

关键词：灯浮标 船舶碰撞 解决办法

1.船舶触碰莲花山东航道3号灯浮标的研究背景

近年来，随着珠江口地区经济、港口建设的快速发展，进出珠江口水域船舶流量逐年增加，同时伴随着船舶大型化、快速化的迅猛发展，珠江口水域水中灯浮标被过往船舶碰撞事故也日益增多，其中广州港莲花山东航道3号灯浮标被撞事故尤其较多，据不完全统计，2012年至2014年三年间，莲花山东航道3号灯浮标被船舶碰撞高达35次。多次应急修复莲花山东航道3号灯浮标，不仅给辖区航标管理机关航标管理工作带来了较大的压力，同时也大量增加了航标维护成本，给国家造成了较大的经济损失。

2.莲花山东航道3号灯浮标所处水域通航环境特点

莲花山东航道3号灯浮标位于珠江口第六警戒区的南端。第六警戒区是莲花山东航道、莲花山西航道以及小船推荐航路三条航道的汇合处，船舶交通流非常大，据统计，每天通过该警戒区的船舶有2000多艘次。由于“船舶流量大、河口多、航路交汇、靠离泊作业频繁”，2014年该水域被评为广东海事局辖区十大危险水域之一。为规范莲花山东、西航道交汇水域附近的船舶交通流，改善其通航环境，《珠江口水域船舶安全航行规定》在该航段实施了船舶定线措施。

3.莲花山东、西航道交汇水域助航标志设置情况

莲花山东航道是一条人工挖凿及疏浚维护的深水航道，航道航程5.9海里，航道底宽160m，底标高13m，共设置17座灯浮标，分别是莲花山灯船、莲花山东航道2号至17号灯浮标。灯浮标全部采用直径2.4米钢制浮鼓，灯质为单闪4秒（同步闪）。航标配布主要以对标形式进行设计，每对航标沿航道轴线方向间距约为900米。莲花山西航道为自然水深航道，从广州港63号浮开始至广州港74号灯浮标，航程5.6海里，航道底宽140m，莲花山西航道共设置12座灯浮标，灯浮标全部采用直径2.4米钢制浮鼓，灯质为闪2（6）秒。航标配布也主要以对标形式进行设计，每对航标沿航道轴线方向间距约为2000米。莲花山东、西航道中间的小船推荐航道由于水域环境限制，没有设置助航标志。

4.莲花山东航道3号灯浮标被撞情况分析

据不完全统计，2012年至2014年三年间，莲花山东航道3号灯浮标被船舶碰撞35次。以下是对船舶触碰莲花山灯船3号灯浮标的一些分析统计：

按碰撞时间统计：2012年8次、2013年14次、2014年13次；发生在白天6次，夜间29次。

按碰撞时水流情况统计：29次发生在涨潮阶段，5次发生在退潮阶段，1次发生在平潮阶段。

按碰撞结果统计：9次只发生移位，8次只发生触损，18次同时发生移位和触损。

按碰撞船舶统计（按已知8艘肇事船舶统计）：3000吨级以下船舶6艘，3000吨级以上船舶2艘；上述3000吨级以下6艘船舶全部为内河航行船舶，3000吨级以上2艘船舶为进靠新沙港和海昌码头大型散货船。

按关联性统计（是否有附近其他航标同时受损）：莲花山东航道3号灯浮标单独受损33次，莲花山东航道3号、5号灯浮标同时受损1次，莲花山东航道3号、64号同时受损1次。

分析上述莲花山东航道3号灯浮标被撞情况，可以看出：

一是碰撞浮标时间绝大部分发生在夜间，同时正值珠江涨潮阶段，而这个阶段正是珠江小型内河运输船舶集中趁潮进港的时间阶段；

二是莲花山东航道3号灯浮标被撞时，不仅仅只限于触损，同时也发生多次移位，说明碰撞船舶船体有装置容易拖挂浮标；

三是莲花山东航道3号灯浮标触损情况都不十分严重，说明船舶碰撞灯浮标时船速并不高；

四是触碰莲花山东航道3号灯浮标的船舶绝大部分是内河小型船舶，且多数是珠江口砂石运输船舶，2艘大型重载散货船舶分别是由于主机出现故障以及发生搁浅事故，在非正常航行状态下不得已触碰航标；

五是莲花山东航道3号灯浮标附近其他灯浮标包括莲花山灯船均未出现多次被船舶碰撞等类似情形；

六是船舶触碰莲花山东航道3号灯浮标后，并不会连续碰撞上下游其他灯浮标。

5.莲花山东航道3号灯浮标被船舶碰撞主要原因

经对莲花山东航道3号灯浮标被撞情况分析，对肇事船舶当值驾驶员询问了解，以及对莲花山东、西航道交汇水域船舶航行轨迹的分析，我们发现莲花山东航道3号灯浮标被撞主要有以下四个方面原因：

（1）莲花山东、西航道交汇水域通航环境非常复杂

莲花山东航道、西航道与小船推荐航道三条航道交汇之处，既是广州港出海航道的二号横越区北端区域，还是船舶进出淡水河口（海图上称倒运海水道）的转向水域，船舶流量非常大，通航环境极其复杂，船舶交叉避碰操作频繁。

（2）莲花山东航道东侧岸线码头大规模建成投产

近年来，随着广州港新沙港区以及虎门港的快速发展，立沙岛众多石化码头以及新沙南作业区的大型散货码头纷纷建成投产。由于莲花山东航道与东面岸线距离仅约400米，不能完全满足立沙岛众多石化码头以及新沙南作业区的大型散货码头船舶调头区的技术条件，许多码头不得不把港池与莲花山东航道挖通，以利用莲花山东航道的宽度来满足船舶靠离泊调头作业的需要。这就造成莲花山东航道航行船舶与靠离泊船舶的相互干扰、影响。另一方面，由于莲花山东航道东侧岸线大量码头的建设以及投产，码头作业照明灯光以及停靠船舶的生活照明都显著增强。大量背景灯光的存在，对莲花山东航道灯浮标夜间灯光有一定的影响。

（3）小型内河船舶航行习惯与航道设计存在矛盾endprint

近年来，由于新沙南作业区以及立沙岛大量码头港池疏浚，一些淤泥运输船舶违章抛泥，莲花山东航道与西航道之间部分水域水深出现骤然变浅，造成多艘在小船推荐航道航行船舶发生搁浅，如距离莲花山东航道3号灯浮标200米左右的大头礁附近就发生多次船舶搁浅险情。小型内河船舶在进港航行时，习惯在通过莲花山灯船后，转入莲花山东航道或者西航道航行，驶离大头礁水域后再转向进入小船推荐航道航行。特别是进入淡水河口的内河小型船舶，航经莲花山灯船后，往往提前进入莲花山东航道，正横莲花山东航道5号灯浮标后大幅转向进入淡水河口。

（4）满载内河砂石运输船顺流航行操纵受限

由于基础设施建设需要，珠江口砂石运输日益繁忙，内河砂石运输船舶的吨位也是“水涨船高”，在珠江口水域2000吨级砂石运输船舶已成为主力船型。这种砂石运输船舶的航行习惯正是在海上满载砂石后，等候潮水，顺流航行。受利益驱动以及近年来燃油价格的大幅上涨，内河砂石运输船舶超载运输屡禁不止，特别是在夜间更是猖獗。为了装卸作业方便，这类砂石运输船舶在船首普遍配有皮带卸货装置，这种装置既影响驾驶台人员的了望（皮带机部分挡住驾驶人员的视线），又加大了船舶的船长（50-60米左右的船舶变为70-80米长），增加了船舶的旋回距离，严重影响船舶的操纵性能。

6.莲花山东航道3号灯浮标被撞解决方法

近年来，辖区航标管理机关一直在努力探索防止莲花山东航道3号灯浮标被船舶触碰的有效解决办法。在探索过程中，辖区航标管理机关通过论证调整灯浮标的位置的合理性，然后是实验改变灯浮标的外形、加装AIS实体航标以及改变航标闪光灯质等措施。通过实践证明，改变航标灯质是防止莲花山东航道3号灯浮标被船舶触碰的最好办法。

6. 1调整莲花山东航道3号灯浮标位置

莲花山东航道3号灯浮与莲花山2号灯浮呈对标布设，两标相距约180m，该标距离莲花山东航道5号灯浮900m，距离广州港64号灯浮标纵向距离280m。在位置调整上，若沿莲花山东航道轴线向南调整，与广州港64号灯浮距离将会缩小，所以只能向北调整。向北调整莲花山东航道3号灯浮标位置，既可以更准确的标识大头礁暗礁的位置，还可以与莲花山东航道2号灯浮交错配布，同时又能拉大与广州港64号灯浮标的纵向距离，给予船舶更大的操纵空间，是解决莲花山东航道3号灯浮标多次被撞的较好解决方案。但是将莲花山东航道3号灯浮标向北调整后，由于莲花山东航道底宽较小，大型重载船舶进入莲花山东航道后，不利于船舶转向后的船首向定位，容易引发船舶搁浅事故。同时，向北调整后莲花山东航道3号灯浮标与广州港64号灯浮的距离拉大，部分中小型内河船舶将会选择从两座灯浮标中间穿越航道。所以基于现状，调整莲花山东航道3号灯浮标位置并不是防止莲花山东航道3号灯浮标被船舶碰撞的最好解决方法。

6.2改变莲花山东航道3号灯浮标外形

2012年10月25日，辖区航标管理机关试验使用超高分子量聚乙烯管状结构的弹性防撞灯架安装在莲花山东航道3号灯浮标上。11月2日（即安装新型灯架的莲花山东航道3号灯浮标投放一周后），砂石运输船“粤建航999”船夜间进港航行时，触碰莲花山东航道3号灯浮标，造成该标灯架全损。所以单纯的改变莲花山东航道3号灯浮标灯架、谋求外形上的改变，并不能改变莲花山东航道3号灯浮标多次被船舶碰撞的命运。其实从历史数据可以看出，莲花山东航道3号灯浮标被撞多发生在夜间，这与灯浮标的外形并没有很密切的关系。

6.3在莲花山东航道3号灯浮标上加装AIS航标

2013年5月，为加强莲花山东航道3号灯浮标的管理，辖区航标管理机关在莲花山东航道3号灯浮标上加装AIS实体航标。由于碰撞莲花山东航道3号灯浮标的船舶大部分是内河小型船舶，这类船舶为应付检查，大都只安装了简易的AIS设备；实际操作中，由于内河船舶驾驶人员水平有限，也并不使用AIS设备。所以在灯浮标上安装AIS实体航标并不能有效减少莲花山东航道3号被船舶碰撞的次数。

6.4改变莲花山东航道3号灯浮标的闪光灯质

2015年1月，为区别于周边其他灯浮标灯质，辖区航标管理机关在征求海事、引航以及中远、中海等港航单位意见后，向上级航标主管机关申请将莲花山东航道3号灯浮灯质由原单闪红4秒调整为连续快闪红，并于2015年2月实施完成，截至目前（已连续6个月）辖区航标管理机关没有接到该标被船舶触碰的报告。将莲花山东航道3号灯浮标灯质由原先的单闪4秒改变为连续快闪，明显加快了该灯浮标灯器的闪光节奏，与周围的广州港64号浮（灯质为闪2（6）秒）、莲花山东航道2号灯浮（单闪4秒）的区分十分明显，这不仅有效提升了莲花山东航道3号灯浮标夜间助航效能，还明显提升了该灯浮标夜间的辨识度，加强了对过往船舶的警示效果。下面我们着重阐述“连续快闪红”与“单闪红4秒”这两种灯光的本质区别。

莲花山东航道3号灯浮标灯质无论是单闪红4秒、还是连续快闪红，都是选用一定节奏的有色闪光，由于海上利用航标灯光人员大多距离较远，看到的是点光源，因此必须考虑灯光的以下几点特性，即光的辨认性、识别性、醒目性和可读性。我们对单闪红4秒与连续快闪红这两种灯质进行比较，可以看出：

（1）连续快闪红与单闪红4秒具有相同的辨认性、识别性和可读性

连续快闪红与单闪红4秒这两种灯质都是同一种灯色。由于在海上大都距离较远，所以我们是以点光源来观测，在点视觉的情况下，能够识别的颜色相对较少，从光色的角度来看，两种灯质在辨认性、识别性上是相同的。由于可读性也与光色紧密相关，在背景灯光和光源亮度等条件相同时，通常认为两种灯质的可读性也是相同的。

（2）连续快闪红比单闪红4秒亮度更高

根据塔尔伯特定律我们可知，把足够明亮的连续光（定光）与光强相同的断续光进行比较时，会明显感觉到断续光要比连续光（定光）要明亮，也就是说由于光的明灭断续，光的亮度被放大了，因而更容易看的清楚，再加上由于明灭产生的光的变化效果，提升了光的辨认性和醒目性。这种性质随闪光次数的增加而增加。通过实验证明，当闪光次数在每秒2-8次时，亮度的增益最大；当每秒闪光5-10次时，增益就会消失，如果闪光次数继续增加，则亮度就会逐渐下降。

连续快闪的闪光节奏为0.5s+0.5s，周期为1秒，即每分钟闪光60次；而单闪的闪光节奏为0.5s+3.5s，周期为4s，每分钟闪光15次。在相同条件下，采用连续快闪灯质的灯光会比单闪4秒灯质的灯光亮度更高。所以从灯光的角度来看，连续快闪在辨认性和识别性上要优于单闪4秒。

（3）连续快闪红比单闪红4秒更加醒目

我们平时会发现，当光在足够明亮的情况下，若光在明灭闪动，看起来又会给人一种晃动、不舒服的感觉，这种晃动、不舒服的感觉与光的明灭周期相关，当光的明灭周期无限短缩（连续光），晃动的感觉就会消失。把光的物理量引发的生理意识转换为心理意识，这就是著名的韦伯-费克纳定律，当今精神物理学的基本定律。韦伯-费克纳定律认为，当光的物理量上升到一定高度时，人眼就开始产生感觉，证实刺激的存在，而感觉是由于刺激的相对变化而产生的。由刺激产生的感觉强度与刺激数值的对数成正比。连续快闪红与单闪红4秒都会使观测人员产生不舒适感。由于连续快闪的闪光节奏比单闪4秒要快、要更耀眼，所以会对人造成更大的视觉刺激，引发观测者晃动、不舒服的感觉会更加明显，因此在心理上会加强观测者（船舶驾驶人员）的警觉意识。

在国际上，很多专业人员也实践证明使用每分钟60-120次的快闪灯光，其辨认性、醒目性都较好，特别是在背景亮度较大的地区使用效果会更好。这也是辖区管理机关将莲花山东航道3号灯浮标的灯质调整为连续快闪后有效避免了过往船舶触碰浮标的主要原因。

7.结语

航标本是帮助船舶安全、便利航行的一种设施，是通航环境的重要组成部分，它对于保障过往船舶安全有着至关重要的作用。合理设计和配布航标、保证航标发挥正常工作效能是航标管理的一项重要职责。辖区航标管理机关在实践中不断探索，努力谋求最好解决方案，事实证明，从航标灯光的本质上着手，不但满足大型船舶安全航行的需要、也适当兼顾地方小型船舶的航行习惯，是目前防止莲花山东航道3号灯浮标被船舶触碰的最好解决办法。

参考文献：

[1]珠江口水域船舶安全航行规定[Z].

[2]视觉航标理论基础[Z].endprint